铜绿假单胞菌中群体感应系统研究进展

群体感应系统(Quorum-sensing system,QS)是一个依赖于细胞数量的基因调控系统。系统中的自诱导物(Autoinducer或AI)随细胞的数量增加而变化,当细胞数达到一定数量时,系统中的自诱导物达到一定的域值时可以与一类转录调节蛋白结合,开始诱导或抑制数量众多的基因表达,使细菌表现多细胞特性的群体行为。同时,群体感应系统受到许多外界环境因素的影响,其调节途径是一个极其复杂的级联过程。此外,以群体感应系统为药物靶点来筛选新型抗菌药物越来越受到人们的重视。结合作者本人的工作及铜绿假单胞菌中群体感应系统的最新研究进展,对该系统在铜绿假单胞菌中的作用及其调控途径进行分析、探讨和总结。     

群体感应对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控

生物被膜是一种与浮游细胞相对应的生长方式,由细菌和自身分泌的包外基质组成。铜绿假单胞菌是研究这一生长方式的模式生物。在过去十年,对铜绿假单胞菌生物被膜的研究已取得显著进展。群体感应(QS)的细胞沟通机制在铜绿假单胞菌生物被膜形成中发挥着重要作用。介绍生物被膜的特点,并重点讨论了QS和生物被膜之间的关系。     

门多萨假单胞菌NK-01合成中长链聚羟基脂肪酸酯的发酵条件优化

为了提高PHA_MCL在门多萨假单胞菌NK-01中的积累,采用单因素实验和正交实验确立了发酵生产PHA_MCL的最佳条件,即以PHA产量为指标的最佳发酵条件为15 g/L葡萄糖浓度、C/N=50、发酵时间48 h,该条件下获得产量0.8 g/L以上的PHA;以PHA占菌体干重百分含量为指标的最佳发酵条件为10 g/L葡萄糖浓度、C/N=60、发酵时间48 h,该条件下获得占菌体干重50%以上的PHA。该研究将为门多萨假单胞菌NK-01用于PHA_MCL的规模化生产提供理论依据。     

一株聚羟基脂肪酸酯合成菌的筛选及鉴定

【背景】传统石油基塑料产品给人类和环境带来的危害日益严重,聚羟基脂肪酸酯(polyhydroxyalknoates,PHA)作为新型可降解塑料原料越来越受到青睐。但PHA生产成本过高,使其推广应用严重受限。筛选适合大规模生产PHA的高产菌株是解决这一问题的重要途径。【目的】以挖掘合成PHA的菌种资源为目标,从极端环境筛选和鉴定新的高产PHA合成菌。【方法】通过尼罗蓝平板分离法和PCR法分离纯化菌株,采用16S rRNA基因鉴定并通过MEGA 6.0软件构建系统发育树,分析菌株的进化关系,最后通过尼罗红染色定性分析和气相色谱法定量测定该菌株在不同时期的PHA积累量。【结果】从盐碱地垃圾沉积物中分离得到了一株高产PHA的菌株,PhaC的PCR扩增结果证实了该菌株是PHA合成菌,经16S rRNA基因鉴定为Pseudomonas brassicacearum,将其命名为NP-2,进一步优化了菌株NP-2的培养条件,在培养48h时PHA积累量最大,达到3.78 mg/mL。【结论】NP-2属于Pseudomonas brassicacearum,能高产PHA。本研究为生产PHA提供了极端环境的...     

大蒜素对铜绿假单胞菌生物膜群体密度感应系统调控毒力因子表达的影响

目的通过体外测定铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）群体密度感应（Quorum Sensing,QS）系统调控的毒力因子表达,比较大蒜素干预前后毒性因子表达的差异以及对铜绿假单胞菌PAO1成熟生物膜（biofilm,BF）的影响。方法应用ELISA法比较处理前后外毒素A的含量差异;利用弹性蛋白一刚果红染色的方法,测定处理前后弹性蛋白酶活性;用蒽酮一硫酸法测定鼠李糖脂;利用荧光酶标仪检测青脓素含量变化;利用激光共聚焦显微镜观察干预前后大蒜素对铜绿假单胞菌成熟BF的影响。结果大蒜素干预后与生理盐水对照组比较,外毒素A、弹性蛋白酶、鼠李糖脂和青脓素表达分别由（19．630±0．573）pg/μl、（0．467±0．003）、（2．009±0．063）g／L、（9325．833±367．675）下降到（6．529±0．289）pg／μl、（0．032±0．001）、（0．269±0．009）g／L、（7819．167±111．800）。激光共聚焦显微镜观察可见生理盐水对照组细菌菌落云集呈蘑菇状分布,干预组黏附的细菌稀疏散在平坦分布。结论大蒜素可抑制铜绿假单胞菌群体密度感应系统调控的毒力因子表达,减弱其毒力,干扰BF分化成熟。     

香茅醛对铜绿假单胞菌PAO1群体感应的抑制活性研究

多种植物精油及其活性成分被证明具有群体感应(quorum sensing,QS)抑制活性,可以通过抑制病原菌的QS系统,减弱甚至消除其毒性和致病性.探究香茅醛对铜绿假单胞菌PAO1 QS系统的抑制活性,研究香茅醛对QS调控的毒力基因和毒力因子的影响,对揭示香茅醛的作用机制有一定科学意义.改变香茅醛处理PAO1细胞的浓度...     

铜绿假单胞菌群体感应系统的研究进展

细菌的群体感应也称自身诱导,是指细菌通过产生和感应信号分子浓度的变化来监测其群体密度,协调群体行为的过程.自身诱导物随着细菌密度增高而增高,当自身诱导物达到某一阈值后,会与一些转录调节子结合,从而诱导或抑制多种基因的表达.群体感应系统内由多种信号分子和效应蛋白组成复杂的调节网络,调控包括细菌毒力因子产生与释放、生物膜形成、接合反应等,从而影响细菌的致病过程.本文主要对铜绿假单胞菌的群体感应系统及其与宿主关系、群体感应抑制剂等方面的研究进展进行综述.     

群体感应淬灭酶克隆表达及其对铜绿假单胞菌的影响

【背景】由于抗生素的大量使用,导致细菌耐药性越来越强,寻找新的抗细菌感染药物成为研究热点。【目的】克隆表达群体感应淬灭酶,探究其对铜绿假单胞菌毒力及致病性的影响。【方法】利用PCR技术从产群体感应淬灭酶的芽孢杆菌QSI-1基因组DNA中克隆出aiiA基因,将其克隆到表达载体pET30a并导入大肠杆菌E.coliBL21(DE3)中进行诱导表达,通过镍柱亲和层析获得纯化的N-酰基高丝氨酸内酯酶。用不同浓度的淬灭酶作用于铜绿假单胞菌,检测其对铜绿假单胞菌毒力因子产生以及生物膜形成能力的影响;以秀丽隐杆线虫为模型,考察其对线虫感染铜绿假单胞菌存活率的影响。【结果】克隆表达出群体感应淬灭酶,该酶能显著抑制铜绿假单胞菌毒力因子产生和生物膜的形成,并能降低铜绿假单胞菌对感染线虫的致死率。【结论】群体感应淬灭酶可作为一种能高效抑制细菌致病性的物质,为临床治疗细菌性感染提供新的策略。     

铜绿假单胞菌生物被膜组成及其受群体感应系统和c-di-GMP调控的研究进展

作为人类条件性感染的前三大病原菌之一的铜绿假单胞菌,是一种革兰氏阴性细菌,对免疫功能低下和囊性纤维化患者可以造成严重和持续性感染。造成这种持续感染的原因主要是由于细菌接收外界信号后,在自身调控网络的协同作用下,会依附于固体表面,并产生胞外多糖、基质蛋白和胞外DNA等大分子物质形成高度结构化的膜状复合物将自身包裹形成生物被膜群体结构。生物被膜可以有效帮助细菌定殖、提高细菌对抗菌物质和宿主免疫反应的抵抗能力、促进群落细菌的细胞-细胞之间的信号交流等,是临床治疗中病原菌慢性感染和反复感染最重要的原因之一。本篇综述重点介绍了铜绿假单胞菌生物被膜的各组成成分及其在生物被膜形成中的重要功能,并进一步阐述了群体感应系统(las、rhl、pqs与iqs)和c-di-GMP对铜绿假单胞菌生物被膜形成的调控作用。通过本篇综述可以更清晰地了解细菌生物被膜形成和调控的过程,为开发新的治疗生物被膜感染策略提供帮助。     

铜绿假单胞菌中III型分泌系统受Rhl和PQS群体感应系统调节

摘要：【目的】研究铜绿假单胞菌中群体感应系统（Quorum sensing, QS）与III型分泌系统（Type III secretion system, T3SS）的关系。【方法】通过基因敲除的方法破坏铜绿假单胞菌QS系统相关基因,将T3SS相关基因exoS、exoY、exoT、exsD-pscA-L启动子-报道子luxCDABE融合体整合到野生型菌株及QS系统突变菌株的染色体组上,通过检测启动子活性,比较这些基因在不同菌株中的表达情况。【结果】研究结果表明,T3SS中的exoS与exoT在pqsR基因突变体中的表达有明显的增强,Rhl系统对这四种基因的表达具有抑制作用,而Las系统存在与否对T3SS基本没有影响。【结论】铜绿假单胞菌中的Rhl系统和奎诺酮信号（Pseudomonas Quinolone Signal, PQS）系统对T3SS相关基因的表达具有重要的调节作用。     

Biofilm inhibition and anti-quorum sensing activity of phytosynthesized silver nanoparticles against the nosocomial pathogen Pseudomonas aeruginosa

Quorum sensing (QS), the communication signaling network, regulates biofilm formation and several virulence factors in Pseudomonas aeruginosa PAO1, a nosocomial opportunistic pathogen. QS is considered to be a challenging target for compounds antagonistic to virulent factors. Biologically synthesized silver nanoparticles (AgNPs) are reported as anti-QS and anti-biofilm drugs against bacterial infections. The present study reports on the synthesis and characterization of Piper betle (Pb) mediated AgNPs (Pb-AgNPs). The anti-QS activity of Pb-AgNPs against Chromobacterium violaceum and the potential effect of Pb-AgNPs on QS-regulated phenotypes in PAO1 were studied. FTIR analysis exhibited that Pb-AgNPs had been capped by phytochemical constituents of Pb. Eugenol is one of the active phenolic phytochemicals in Pb leaves, therefore molecular docking of eugenol-conjugated AgNPs on QS regulator proteins (LasR, LasI and MvfR) was performed. Eugenol-conjugated AgNPs showed considerable binding interactions with QS-associated proteins. These results provide novel insights into the development of phytochemically conjugated nanoparticles as promising anti-infective candidates.     

植物精油对铜绿假单胞菌群体感应系统的抑制作用研究进展

群体感应（quorum sensing,QS）是细菌个体与个体之间的一种交流机制,广泛存在于细菌中。铜绿假单胞菌是人类的一种条件致病菌,它具有至少3种QS系统,即las、rhl和pqs系统,且各系统之间存在着级联调控关系,它们共同作用调控着该菌众多毒力基因的表达和毒力因子的产生。近年来,通过抑制铜绿假单胞菌的QS系统以控制其毒力和致病力,成为一种新型的铜绿假单胞菌感染防控策略。植物精油是一种天然的群体感应抑制剂（quorum sensing inhibitors, QSI）,多种精油活性化合物都能抑制铜绿假单胞菌的QS系统,而且尚未发现细菌对其产生耐药性。基于此,梳理了铜绿假单胞菌QS系统的组成及其级联调控关系,简要介绍了植物精油的QS抑制机制和抑制活性,并重点综述了萜烯类化合物、芳香族化合物、脂肪族化合物、含硫含氮化合物4类精油化合物对铜绿假单胞菌QS系统抑制作用的研究进展,以期为从天然化合物中发现和筛选安全、高效的细菌QSI的相关研究提供参考,并为致病菌的防控奠定理论基础。     

喹诺酮信号系统研究进展

喹诺酮信号系统是铜绿假单胞菌群体感应调控网络中一个重要组成部分,对于绿脓菌素和弹性蛋白酶等毒力因子的表达及细菌生物被膜形成和细菌运动具有重要的调控作用,因此与临床细菌感染密切相关。3,4-二羟基-2-庚基-喹诺酮(Pseudomonas quinolone signal,PQS)及2-庚基-4喹诺酮(4-hydroxy-2-heptylquinoline,HHQ)是pqs调控系统中重要的信号分子。PQS对于细菌在压力下群体密度及细菌物质运输具有调控作用,从而增强细菌对于环境的适应能力。同时PQS等分子在一定程度上抑制了人体的免疫系统,帮助细菌在宿主体内生存。HHQ在其他革兰氏阴性细菌及革兰氏阳性细菌中也有合成并发挥调控作用,所以喹诺酮信号分子不仅是种内也是种间交流媒介。将喹诺酮系统作为靶点降低细菌的信号交流是抑制细菌感染的一个新思路。本文对喹诺酮信号系统进行概述。     

QS系统中LasR和RhlR蛋白对铜绿假单胞菌生物被膜形成的影响以及免疫原性研究

为探讨铜绿假单胞菌 PAO1 中 lasR 和 rhlR 基因表达产物的分子生物学特性,研究它们对铜绿假单胞菌生物被膜形成的影响以及对小鼠的免疫保护效果,采用聚合酶链式反应 (PCR) 方法扩增铜绿假单胞菌标准株 PAO1 中的 lasR 和 rhlR 基因,全自动荧光测序仪测序,并用 Blast 方法检测克隆片段. 利用 pGEX4T-1 载体分别构建 lasR/rhlR-pGEX4T-1 重组质粒,在大肠杆菌 BL21(DE3)中诱导表达,并经过免疫印迹实验验证其生物学活性. 用硅胶膜培养法建立生物被膜模型,诱导转入了pGFPuv 质粒的铜绿假单胞菌 PAG0305 形成生物被膜,并测定 LasR 蛋白和 RhlR 蛋白对生物被膜形成的影响. 同时用纯化的重组蛋白免疫小鼠,菌落计数法检测免疫组和对照组鼠肺对铜绿假单胞菌的清除率. 以 PAO1 染色体 DNA 为模板的 PCR 结果显示,lasR 的全基因序列为 720 bp,rhlR 基因序列为 726 bp,经序列分析和同源性比较分别与 GenBank 中 lasR/rhlR 基因(登录号:M59425; AE004768) 的同源性为 100%. 大肠杆菌 BL21 (DE3) 分别转化重组质粒 lasR/rhlR-pGEX4T-1 后,经 IPTG诱导和 SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,表达的融合蛋白分子质量均为 54 ku 左右,与预期蛋白质分子质量相同. 荧光显微镜观察和测定结果表明,在硅胶膜上 PAG0305 能够形成典型的发荧光的生物被膜,LasR 或 RhlR 蛋白 (10 mg/L) 存在的情况下,PAG0305 生物被膜的形成速度在前三天比对照组平均提高 40.77%,而且两蛋白单独存在与同时存在时的作用相同. 体内实验中,免疫小鼠肺部对铜绿假单胞菌的清除率显著高于未经免疫的正常组 (P < 0.05). 上述结果表明:构建的lasR/rhlR-pGEX4T-1 重组质粒能够在大肠杆菌 BL21(DE3)中成功地表达并具有生物学活性. LasR/RhlR 蛋白在体外模型中能够加快铜绿假单胞菌生物被膜的形成速度,是调节铜绿假单胞菌生物被膜形成的重要因素之一. 免疫结果表明,重组蛋白对小鼠表现出一定的保护作用,这为进一步开展疫苗研究奠定了基础.     

铜绿假单胞菌产酰化高丝氨酸内酯信号分子抑制剂的生产及分离

目的：通过自体诱导信号分子抑制剂的生产获得部分分离纯化的酰化高丝氨酸内酯（AHL）抑制剂。方法：病原菌铜绿假单胞菌经摇床培养后获得AHL抑制剂,采用溶解度差异性和树脂进行分离纯化。结果：铜绿假单胞菌PAO1不仅分泌自体诱导信号分子,而且在生长的后期还合成一种信号分子抑制剂,该信号分子抑制剂对群体感应中的AHL类信号分子有明显的抑制作用;该抑制剂具有醇溶性和水溶性,采用乙醇溶解可以除去糖类和无机小分子等不溶于醇的物质;大孔吸附树脂不具有吸附抑制剂的能力,但可以除去醇溶性糖类物质;阴离子交换树脂能够吸附信号分子抑制剂,具有较好的分离效率。结论：获得了除去大部分杂质,得到部分分离纯化的AHL抑制剂。     

Multiple roles of TorD-like chaperones in the biogenesis of molybdoenzymes

Studies on cultured cells and in infection models have shown that cell density-dependent quorum-sensing (QS) controls many of the known virulence factors of Pseudomonas aeruginosa . However, it is less clear what role QS plays in chronic human lung infections associated with cystic fibrosis (CF). The involvement of QS in biofilm development, crucial to the establishment of long-term infections, suggests a role in the early stages of infection. However, the accumulation of QS mutants during chronic CF infections has been taken to indicate that any role diminishes thereafter. Here, we discuss the evidence for a continuing role for QS in P. aeruginosa CF infections, including QS activity in CF sputa and CF-relevant effects of QS-regulated products, such as pyocyanin. Bacterial population behaviour in CF is complex, and the exact roles of QS remains unclear. Therapeutic strategies directed against QS suggest that a greater understanding of bacterial populations during infection would be a valuable research goal from a clinical perspective.